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切飛機(jī)的“刀”竟然是水做的！帶你揭秘高壓水射流切割技術(shù)

2019-11-19 16:31:09

生活中，我們離不開(kāi)水，水是人類的生命之源。在軍工制造領(lǐng)域，水同樣很重要，是生產(chǎn)加工的動(dòng)力之源。
    提起水，大家腦海里會(huì)浮現(xiàn)出涓涓細(xì)流、柔情似水等詞語(yǔ)。但在軍工制造領(lǐng)域，水的能量異常強(qiáng)大，它能切開(kāi)質(zhì)地堅(jiān)硬的航空材料。本期，我們邀請(qǐng)航空工業(yè)集團(tuán)成都飛機(jī)工業(yè)公司主管工藝師孟俊坤為大家揭開(kāi)高壓水射流切割技術(shù)的秘密。
    高壓水射流切割技術(shù)俗稱“水切割”，又稱“水刀”。說(shuō)起“水刀”，我們不得不追溯到上世紀(jì)50年代，一位叫弗朗茲的博士把重物放到水柱上，使水從一個(gè)很小的噴嘴噴出，從而獲得了短暫的高壓射流，使其能夠切割木頭和其他材料，高壓水射流切割技術(shù)便是從那時(shí)候誕生的。
    這項(xiàng)技術(shù)最早應(yīng)用于航空航天工業(yè)領(lǐng)域，因其不會(huì)改變材料的物理化學(xué)性質(zhì)而備受青睞。相對(duì)于傳統(tǒng)的切割方式，“水切割”更加靈活、用途更廣泛。它可以對(duì)大多數(shù)材料進(jìn)行任意曲線的一次性切割加工，切割時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)立即被高速流動(dòng)的水射流帶走，并不產(chǎn)生有害物質(zhì)；材料無(wú)熱效應(yīng)，切割后不需要二次加工，加工效率很高。
    按壓力區(qū)分，“水切割”分為高壓型和低壓型兩種，以100MPa為界限。100MPa以上為高壓型，100MPa以下為低壓型。1MPa的壓力，相當(dāng)于10千克的重量作用在1平方厘米的物體上。目前，航空設(shè)備高壓型切割壓力達(dá)到430MPa，相當(dāng)4.3噸的重量作用在1平方厘米的物體上。
    按切割方式區(qū)分，“水切割”又分為無(wú)砂切割和加砂切割兩種。在航空工業(yè)制造中，多以加石榴砂方式進(jìn)行切割。石榴砂硬度大、尖角鋒利，在切割時(shí)有很好的切削力，可以切割任何材質(zhì)。如果沒(méi)有石榴砂，那么無(wú)論是切割的精度還是深度都會(huì)大打折扣。實(shí)驗(yàn)表明，如果不加石榴砂只能切割3毫米的鈦板，切出來(lái)是鋸齒狀。加注石榴砂后，可以切割30毫米的鈦板，且精度大幅提高。

    眾所周知，飛機(jī)用的大多是高強(qiáng)度、輕型化的復(fù)合材料，對(duì)切割精度、切割溫度等方面都有著很高的要求。使用“水切割”，不僅能提高切割精度，還能有效控制材料不易熱變形。同時(shí)，“水切割”的切割厚度很大、適用材料很廣，對(duì)復(fù)合碳纖維材料、渦輪葉片及金屬零件都可以實(shí)現(xiàn)完美切割。
    過(guò)去，在制造加工過(guò)程中，工人們常常會(huì)受到有害氣體及粉塵的影響，對(duì)身體造成極大的危害。有了“水切割”，不僅可以做到加工安全、環(huán)保，還能節(jié)能減排，減少生產(chǎn)成本。
    沒(méi)想到吧，涓涓細(xì)流能有如此大的“能耐”。目前，“水切割”逐漸成為航空制造業(yè)的主流切割技術(shù)。相信未來(lái)，隨著這種先進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)與完善，在更多領(lǐng)域我們都能看到“水切割”的身影。